研究发现光偏好行为神经环路机制

中国科学报 / 2017-02-13
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中科院神经科学研究所杜久林研究组发现,通过视网膜神经节细胞和隆凸丘脑组成的非对称性视觉通路,左边背侧缰核介导了斑马鱼的光偏好行为。该研究揭示了缰核介导光偏好行为的新功能,并首次在脊椎动物中发现了光偏好行为的神经环路机制。相关成果 2 月 9 日在线发表于《神经元》。

杜久林告诉《中国科学报》记者,光偏好行为是动物界中普遍存在的一种本能行为,对于动物生存至关重要。哺乳动物研究表明,缰核控制焦虑、恐惧、奖赏、抑郁等相关行为,还接受各种感觉信息的输入,但目前人们对缰核这些感觉输入的具体神经环路及其相应功能仍不清楚。

研究人员检测了缰核在光偏好行为中的作用。正常的斑马鱼幼鱼具有明显的光偏好行为,损伤或功能沉默左边背侧缰核,而非右边缰核,则严重削弱这种行为。研究发现具有视觉反应的神经元更多地分布在左边背侧缰核,同时这些神经元的持续性视觉反应和神经活动强度可以分别编码环境背景光给予的时长和强弱。

为进一步了解视觉信息是如何传递到缰核的,研究人员结合形态追踪和功能实验等手段,发现左边背侧缰核接受来自隆凸丘脑的兴奋性单突触连接,而隆凸丘脑又接受来自视网膜神经节细胞通过其第四投射脑区的输入。损伤或功能沉默隆凸丘脑可减弱光偏好行为,说明视网膜神经节细胞—隆凸丘脑—左边背侧缰核通路介绍了光偏好行为。

杜久林表示,该项研究将缰核的功能扩展到光偏好行为,并提示缰核有可能是感觉信息和情绪信息在大脑中相互交流的一个中介核团。

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